JPH09260769A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH09260769A JPH09260769A JP8064162A JP6416296A JPH09260769A JP H09260769 A JPH09260769 A JP H09260769A JP 8064162 A JP8064162 A JP 8064162A JP 6416296 A JP6416296 A JP 6416296A JP H09260769 A JPH09260769 A JP H09260769A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34326—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子の閉じ込めの良好な歪み量子井戸を構造
を実現し、低しきい値電流の赤色半導体レーザを提供す
ることにある。 【構成】 格子定数が０．５６５ｎｍと０．５６ｎｍの
間にある基板１１を用い、基板の格子定数よりも大きな
格子定数をもつＧａＩｎＰ混晶を井戸層１４１とし、基
板の格子定数よりも小さな格子定数をもつＡｌＧａＩｎ
Ｐ混晶を障壁層１４２とした量子井戸構造を活性層１４
とする。
を実現し、低しきい値電流の赤色半導体レーザを提供す
ることにある。 【構成】 格子定数が０．５６５ｎｍと０．５６ｎｍの
間にある基板１１を用い、基板の格子定数よりも大きな
格子定数をもつＧａＩｎＰ混晶を井戸層１４１とし、基
板の格子定数よりも小さな格子定数をもつＡｌＧａＩｎ
Ｐ混晶を障壁層１４２とした量子井戸構造を活性層１４
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光情報処理用の光源
として用いられる半導体レーザに関する。
として用いられる半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】光情報処理用の光源として用いられる半
導体レーザには長寿命で、温度によるしきい値電流の変
化の小さなものが求められる。長寿命化のためには、レ
ーザのしきい値電流を低減することが有効である。これ
らのために、量子井戸構造を活性層とする半導体レーザ
が用いられ、特に井戸層を構成する半導体の格子定数が
基板のものと異なる、歪量子井戸構造が有効であること
が知られている。
導体レーザには長寿命で、温度によるしきい値電流の変
化の小さなものが求められる。長寿命化のためには、レ
ーザのしきい値電流を低減することが有効である。これ
らのために、量子井戸構造を活性層とする半導体レーザ
が用いられ、特に井戸層を構成する半導体の格子定数が
基板のものと異なる、歪量子井戸構造が有効であること
が知られている。
【０００３】また、障壁層の格子定数を井戸層と反対方
向にずらすことにより量子井戸全体としての歪みを補償
するとレーザの信頼性が向上する。
向にずらすことにより量子井戸全体としての歪みを補償
するとレーザの信頼性が向上する。
【０００４】一方、記憶容量を大きくするため、レーザ
の短波長化も要求され、基板として従来のＧａＡｓより
も短い格子定数をもつＧａＡｓＰを用いることが、クレ
ッセルらＨ．Ｋｒｅｓｓｅｌ，Ｃ．Ｊ．Ｎｕｅｓｓｅ，
ａｎｄ Ｇ．Ｈ．Ｏｌｓｅｎにより「ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第４９巻，第３１４０
−３１４９頁、１９７８年」に、Ｔ．Ｔａｎａｋａ，
Ｋ．Ｕｃｈｉｄａ，Ｙ．Ｉｓｈｉｔａｎｉ，ａｎｄ
Ｓ．Ｍｉｎａｇａｗａにより「アプライド・フィジック
ス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ）第６６巻，第７８３−７８５頁，１９９５
年」に報告されている。これらは格子定数の短い半導体
が大きなバンドギャップをもつことを利用して基板に格
子整合させた活性層の短波長化を目指したものである。
の短波長化も要求され、基板として従来のＧａＡｓより
も短い格子定数をもつＧａＡｓＰを用いることが、クレ
ッセルらＨ．Ｋｒｅｓｓｅｌ，Ｃ．Ｊ．Ｎｕｅｓｓｅ，
ａｎｄ Ｇ．Ｈ．Ｏｌｓｅｎにより「ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第４９巻，第３１４０
−３１４９頁、１９７８年」に、Ｔ．Ｔａｎａｋａ，
Ｋ．Ｕｃｈｉｄａ，Ｙ．Ｉｓｈｉｔａｎｉ，ａｎｄ
Ｓ．Ｍｉｎａｇａｗａにより「アプライド・フィジック
ス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ）第６６巻，第７８３−７８５頁，１９９５
年」に報告されている。これらは格子定数の短い半導体
が大きなバンドギャップをもつことを利用して基板に格
子整合させた活性層の短波長化を目指したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の６３５ｎｍ付近
の光を発する半導体レーザに歪量子井戸構造を導入して
半導体レーザの特性向上を計るときに次のような問題が
生じる。
の光を発する半導体レーザに歪量子井戸構造を導入して
半導体レーザの特性向上を計るときに次のような問題が
生じる。
【０００６】第１に井戸層の格子定数が基板の格子定数
より大きい圧縮歪量子井戸構造では井戸層の材料のバン
ドギャップが小さいため６３５ｎｍ付近の光を発光させ
るためには井戸層の厚さを１〜２ｎｍと非常に薄く形成
しなければならない。したがって成長時の井戸層厚のば
らつきによって特性の低下が生じる。
より大きい圧縮歪量子井戸構造では井戸層の材料のバン
ドギャップが小さいため６３５ｎｍ付近の光を発光させ
るためには井戸層の厚さを１〜２ｎｍと非常に薄く形成
しなければならない。したがって成長時の井戸層厚のば
らつきによって特性の低下が生じる。
【０００７】第２に井戸層の格子定数が基板のそれより
小さな引っ張り歪量子井戸では井戸層の材料のバンドギ
ャップが大きくなるため井戸層を厚くできるが、障壁層
とのバンドギャップの差が小さくなるためキャリアの閉
じ込めが悪くなり、キャリアの活性層からの漏れによっ
てしきい値電流や温度特性が悪化する。特に障壁層に圧
縮歪みを加えた歪補償構造では井戸層と障壁層の間で電
子に対するポテンシャル障壁がほとんど無くなり電子の
漏れが大きくなる。
小さな引っ張り歪量子井戸では井戸層の材料のバンドギ
ャップが大きくなるため井戸層を厚くできるが、障壁層
とのバンドギャップの差が小さくなるためキャリアの閉
じ込めが悪くなり、キャリアの活性層からの漏れによっ
てしきい値電流や温度特性が悪化する。特に障壁層に圧
縮歪みを加えた歪補償構造では井戸層と障壁層の間で電
子に対するポテンシャル障壁がほとんど無くなり電子の
漏れが大きくなる。
【０００８】第３に井戸層と障壁層とのバンドギャップ
を大きくするために障壁層となるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ
組成を増すとバンド構造が間接還移型となる。このため
Ｘ点のエネルギーが小さくなりＸ点を経由したキャリア
の漏れが大きくなる。
を大きくするために障壁層となるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ
組成を増すとバンド構造が間接還移型となる。このため
Ｘ点のエネルギーが小さくなりＸ点を経由したキャリア
の漏れが大きくなる。
【０００９】このように６３０ｎｍ帯のレーザを歪量子
井戸活性層で作る場合に多くの問題点が生じ性能向上が
難しくなっている。
井戸活性層で作る場合に多くの問題点が生じ性能向上が
難しくなっている。
【００１０】次に、障壁層の格子定数を井戸層と反対方
向にずらすことにより量子井戸全体としての歪みを補償
する歪補償引っ張り歪量子井戸を用いた半導体レーザの
問題点を詳細に説明する。
向にずらすことにより量子井戸全体としての歪みを補償
する歪補償引っ張り歪量子井戸を用いた半導体レーザの
問題点を詳細に説明する。
【００１１】図４（ａ）は歪補償引っ張り歪量子井戸を
用いた半導体レーザの概略図であり、基板４１にクラッ
ド層４２、ガイド層４３、活性層４４、ガイド層４５、
クラッド層４６が順次積層されている。
用いた半導体レーザの概略図であり、基板４１にクラッ
ド層４２、ガイド層４３、活性層４４、ガイド層４５、
クラッド層４６が順次積層されている。
【００１２】各層の材料としては基板４１にＧａＡｓ、
クラッド層４２、４６として基板に格子整合した（Ａｌ
0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、ガイド層４３、４５に
基板に格子整合した（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5
Ｐ、活性層４４の量子井戸構造の井戸層４４１に歪みが
０．９３％のＧａ0.64Ｉｎ0.36Ｐ、障壁層４４２に歪み
が−０．７％のＡｌ0.42Ｉｎ0.58Ｐを用いている。
クラッド層４２、４６として基板に格子整合した（Ａｌ
0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、ガイド層４３、４５に
基板に格子整合した（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5
Ｐ、活性層４４の量子井戸構造の井戸層４４１に歪みが
０．９３％のＧａ0.64Ｉｎ0.36Ｐ、障壁層４４２に歪み
が−０．７％のＡｌ0.42Ｉｎ0.58Ｐを用いている。
【００１３】図４（ｂ）は歪補償引っ張り歪量子井戸を
用いた半導体レーザにおける井戸層からクラッド層まで
の各々の層のΓ点のエネルギー及びＸ点のエネルギーを
しめす伝導帯ダイアグラムの図である。
用いた半導体レーザにおける井戸層からクラッド層まで
の各々の層のΓ点のエネルギー及びＸ点のエネルギーを
しめす伝導帯ダイアグラムの図である。
【００１４】図４（ａ）で用いた材料では図４（ｂ）に
示すように井戸層４４１の電子のΓ点のエネルギーと障
壁層４４２、ガイド層４３までの電子のΓ点のエネルギ
ーとの差がほとんどなく、クラッド層４２との間に３０
ｍｅＶの差があるにすぎない。このため、量子井戸の効
果は期待できず、また電子の漏れも非常に大きくなる。
示すように井戸層４４１の電子のΓ点のエネルギーと障
壁層４４２、ガイド層４３までの電子のΓ点のエネルギ
ーとの差がほとんどなく、クラッド層４２との間に３０
ｍｅＶの差があるにすぎない。このため、量子井戸の効
果は期待できず、また電子の漏れも非常に大きくなる。
【００１５】さらに、井戸層４４１のΓ点と障壁層４４
２とクラッド層４２のＸ点とのエネルギーの差も１１０
ｍｅＶしかなくＸ点を経由したキャリアの漏れも大き
い。このためΓ点のエネルギー差を大きくするために障
壁層４４２、ガイド層４３、クラッド層４２のＡｌ組成
を大きくするとＸ点のエネルギーが小さくなるためＸ点
を経由したキャリアの漏れがさらに大きくなるためキャ
リアのオーバーフロー防止効果は得られない。
２とクラッド層４２のＸ点とのエネルギーの差も１１０
ｍｅＶしかなくＸ点を経由したキャリアの漏れも大き
い。このためΓ点のエネルギー差を大きくするために障
壁層４４２、ガイド層４３、クラッド層４２のＡｌ組成
を大きくするとＸ点のエネルギーが小さくなるためＸ点
を経由したキャリアの漏れがさらに大きくなるためキャ
リアのオーバーフロー防止効果は得られない。
【００１６】このように６３０ｎｍ帯のレーザを引っ張
り歪量子井戸活性層で作る場合には歪みの大きさを大き
くすることができないため性能向上は難しくなる。
り歪量子井戸活性層で作る場合には歪みの大きさを大き
くすることができないため性能向上は難しくなる。
【００１７】次に基板として従来のＧａＡｓよりも短い
格子定数をもつＧａＡｓＰを用いて短波長化を行った場
合、格子整合するＧａＩｎＰ活性層の組成がＧａＰに近
づくため、Ｘ点からのキャリアの漏れが大きくなるため
特性の向上は望めない。したがって基板の格子定数を小
さくして短波長化するのには限界がある。
格子定数をもつＧａＡｓＰを用いて短波長化を行った場
合、格子整合するＧａＩｎＰ活性層の組成がＧａＰに近
づくため、Ｘ点からのキャリアの漏れが大きくなるため
特性の向上は望めない。したがって基板の格子定数を小
さくして短波長化するのには限界がある。
【００１８】本発明の目的は、電子の閉じ込めの良好な
歪量子井戸を構造を実現し、低しきい値電流の赤色光半
導体レーザを提供することにある。
歪量子井戸を構造を実現し、低しきい値電流の赤色光半
導体レーザを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、格子定数が０．５６５ｎｍと０．５６ｎｍの間にあ
る基板を用い、基板の格子定数よりも大きな格子定数を
もつＧａＩｎＰ混晶を井戸層とし、基板の格子定数より
も小さな格子定数をもつＡｌＧａＩｎＰ混晶を障壁層と
した量子井戸構造を活性層とする。
は、格子定数が０．５６５ｎｍと０．５６ｎｍの間にあ
る基板を用い、基板の格子定数よりも大きな格子定数を
もつＧａＩｎＰ混晶を井戸層とし、基板の格子定数より
も小さな格子定数をもつＡｌＧａＩｎＰ混晶を障壁層と
した量子井戸構造を活性層とする。
【００２０】また本発明の半導体レーザは、基板上に層
の最上部の格子定数が０．５６５ｎｍと０．５６ｎｍの
間にある緩衝層を積層し、緩衝層の最上部の格子定数よ
りも大きな格子定数をもつＧａＩｎＰ混晶を井戸層と
し、緩衝層の最上部の格子定数よりも小さな格子定数を
もつＡｌＧａＩｎＰ混晶を障壁層とした量子井戸構造を
活性層とする。
の最上部の格子定数が０．５６５ｎｍと０．５６ｎｍの
間にある緩衝層を積層し、緩衝層の最上部の格子定数よ
りも大きな格子定数をもつＧａＩｎＰ混晶を井戸層と
し、緩衝層の最上部の格子定数よりも小さな格子定数を
もつＡｌＧａＩｎＰ混晶を障壁層とした量子井戸構造を
活性層とする。
【００２１】
［実施形態１］図１は本発明を適用した第１の実施形態
の層構造及び伝導帯のバンドダイアグラムを示す。
の層構造及び伝導帯のバンドダイアグラムを示す。
【００２２】図１（ａ）は第１の実施形態である半導体
レーザの概略図であり、基板１１にクラッド層１２、ガ
イド層１３、活性層１４、ガイド層１５、クラッド層１
６が順次積層されている。
レーザの概略図であり、基板１１にクラッド層１２、ガ
イド層１３、活性層１４、ガイド層１５、クラッド層１
６が順次積層されている。
【００２３】各層の材料として基板１１に格子定数が
０．５６２ｎｍのＧａＡｓ0.835 Ｐ0.165 を用い、クラ
ッド層１２、１６に基板１１と格子整合した（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3 ）0.6 Ｉｎ0.4 Ｐ、ガイド層１３、１５に基板
に格子整合した（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.6 Ｉｎ0.4 Ｐ、
活性層１４となる量子井戸構造の井戸層１４１に圧縮歪
みが−１％のＧａ0.46Ｉｎ0.54Ｐ、障壁層１４２に引っ
張り歪みが０．５％の（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.66Ｉｎ
0.34Ｐを用いている。第１の実施形態における井戸層の
バンドギャップは１．９ｅＶである。
０．５６２ｎｍのＧａＡｓ0.835 Ｐ0.165 を用い、クラ
ッド層１２、１６に基板１１と格子整合した（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3 ）0.6 Ｉｎ0.4 Ｐ、ガイド層１３、１５に基板
に格子整合した（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.6 Ｉｎ0.4 Ｐ、
活性層１４となる量子井戸構造の井戸層１４１に圧縮歪
みが−１％のＧａ0.46Ｉｎ0.54Ｐ、障壁層１４２に引っ
張り歪みが０．５％の（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.66Ｉｎ
0.34Ｐを用いている。第１の実施形態における井戸層の
バンドギャップは１．９ｅＶである。
【００２４】本発明の第１の実施形態では量子井戸構造
の格子定数が小さいため、バンドギャップが大きくな
る。したがって圧縮歪量子井戸の井戸幅を５ｎｍ程度と
することができ成長時の井戸層のばらつきの影響が小さ
くそれによる特性の低下を避けることができる。
の格子定数が小さいため、バンドギャップが大きくな
る。したがって圧縮歪量子井戸の井戸幅を５ｎｍ程度と
することができ成長時の井戸層のばらつきの影響が小さ
くそれによる特性の低下を避けることができる。
【００２５】図１（ｂ）は本発明の第１の実施形態の半
導体レーザにおける井戸層からクラッド層までの伝導帯
ダイアグラムを示している。図１（ｂ）に示したような
構造では、井戸層のΓ点からの障壁層、ガイド層、クラ
ッド層のΓ点までのエネルギー差はそれぞれ１６０ｍｅ
Ｖ、１８０ｍｅＶ、２１０ｍｅＶあり、十分な閉じ込め
が期待できる。
導体レーザにおける井戸層からクラッド層までの伝導帯
ダイアグラムを示している。図１（ｂ）に示したような
構造では、井戸層のΓ点からの障壁層、ガイド層、クラ
ッド層のΓ点までのエネルギー差はそれぞれ１６０ｍｅ
Ｖ、１８０ｍｅＶ、２１０ｍｅＶあり、十分な閉じ込め
が期待できる。
【００２６】また、井戸層のΓ点からの井戸層、障壁
層、ガイド層、クラッド層のＸ点までのエネルギー差も
それぞれ３１０ｍｅＶ、２５０ｍｅＶ，１９０ｍｅＶ、
１４０ｍｅＶであり、Ｘ点を経由した電子の漏れも抑ぐ
ことができる。
層、ガイド層、クラッド層のＸ点までのエネルギー差も
それぞれ３１０ｍｅＶ、２５０ｍｅＶ，１９０ｍｅＶ、
１４０ｍｅＶであり、Ｘ点を経由した電子の漏れも抑ぐ
ことができる。
【００２７】図２は井戸層のΓ点から見たＡｌＧａＩｎ
Ｐの電子のエネルギーを示す図である。
Ｐの電子のエネルギーを示す図である。
【００２８】図中実線は歪補償を行ったときのＡｌＧａ
ＩｎＰのΓ点のエネルギー、点線は歪補償を行ったとき
のＡｌＧａＩｎＰのＸ点のエネルギー、破線は基板に格
子整合したＡｌＧａＩｎＰのΓ点のエネルギー、一点鎖
線はＡｌＧａＩｎＰのＸ点のエネルギーを表わす。
ＩｎＰのΓ点のエネルギー、点線は歪補償を行ったとき
のＡｌＧａＩｎＰのＸ点のエネルギー、破線は基板に格
子整合したＡｌＧａＩｎＰのΓ点のエネルギー、一点鎖
線はＡｌＧａＩｎＰのＸ点のエネルギーを表わす。
【００２９】ＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成を０から１へ変
化させるとΓ点の間のエネルギー差が大きくなるが、Ｘ
点のエネルギーが小さくなる。ここで量子井戸構造にお
いて障壁層のＸ点を経由したキャリアのもれが無視でき
るためにはＸ点に存在する電子の数が井戸層のΓ点に存
在する電子の数より十分小さいことが必要である。この
比が１／１０であればＸ点を経由した漏れ電流は実用上
無視できる大きさになる。
化させるとΓ点の間のエネルギー差が大きくなるが、Ｘ
点のエネルギーが小さくなる。ここで量子井戸構造にお
いて障壁層のＸ点を経由したキャリアのもれが無視でき
るためにはＸ点に存在する電子の数が井戸層のΓ点に存
在する電子の数より十分小さいことが必要である。この
比が１／１０であればＸ点を経由した漏れ電流は実用上
無視できる大きさになる。
【００３０】平衡状態でのΓ点の電子とＸ点の電子の存
在比が１０：１以上となるためにはΓ点の電子とＸ点の
電子のエネルギー差として１７０ｍｅＶあることが必要
になる。したがって本実施形態に用いた基板と井戸層の
条件ではＡｌ組成が０．５以下であればよい。このとき
井戸層と障壁層のΓ点の間のエネルギー差も１００ｍｅ
Ｖ以上あるから量子井戸の効果も失われない。
在比が１０：１以上となるためにはΓ点の電子とＸ点の
電子のエネルギー差として１７０ｍｅＶあることが必要
になる。したがって本実施形態に用いた基板と井戸層の
条件ではＡｌ組成が０．５以下であればよい。このとき
井戸層と障壁層のΓ点の間のエネルギー差も１００ｍｅ
Ｖ以上あるから量子井戸の効果も失われない。
【００３１】また、基板の格子定数をさらに小さくして
０．５６ｎｍ以下にした場合、Γ点とＸ点とのエネルギ
ー差が小さくなり、上の条件を満たすＡｌＧａＩｎＰ層
の組成はなくなるため、基板の格子定数は０．５６ｎｍ
以上としなければならない。
０．５６ｎｍ以下にした場合、Γ点とＸ点とのエネルギ
ー差が小さくなり、上の条件を満たすＡｌＧａＩｎＰ層
の組成はなくなるため、基板の格子定数は０．５６ｎｍ
以上としなければならない。
【００３２】第１の実施形態により電子の閉じ込めの良
好な歪み量子井戸を構造を実現し、低しきい値電流の赤
色光半導体レーザを提供できる。
好な歪み量子井戸を構造を実現し、低しきい値電流の赤
色光半導体レーザを提供できる。
【００３３】［実施形態２］次に本発明の第２の実施形
態を示す。第１の実施形態は格子定数が０．５６５ｎｍ
と０．５６ｎｍの間にある基板を用いた構造の例を示し
たが本実施形態ではこれ以外の基板を利用した例を示
す。
態を示す。第１の実施形態は格子定数が０．５６５ｎｍ
と０．５６ｎｍの間にある基板を用いた構造の例を示し
たが本実施形態ではこれ以外の基板を利用した例を示
す。
【００３４】図３（ａ）は本発明の第２の実施形態の層
構造の概略図であり、基板２１にＳｉを用い、基板２１
上に組成がＧａＰからＧａＡｓ0.835 Ｐ0.165 まで徐々
に変化させた厚さ１μｍの緩衝層２１１を成長し、その
上に格子定数が０．５６２ｎｍの（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.6 Ｉｎ0.4 Ｐからなるクラッド層２２と（Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5 ）0.6 Ｉｎ0.4 Ｐからなるガイド層２３、歪みが
−１％のＧａ0.46Ｉｎ0.54Ｐの井戸層２４１と歪みが
０．５％の（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.66Ｉｎ0.34Ｐの障壁
層２４２からなる量子井戸構造の活性層２４、さらに、
（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.6 Ｉｎ0.4 Ｐからなるガイド層
２５と（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.6 Ｉｎ0.4Ｐからなるク
ラッド層２６を用い順次積層している。
構造の概略図であり、基板２１にＳｉを用い、基板２１
上に組成がＧａＰからＧａＡｓ0.835 Ｐ0.165 まで徐々
に変化させた厚さ１μｍの緩衝層２１１を成長し、その
上に格子定数が０．５６２ｎｍの（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.6 Ｉｎ0.4 Ｐからなるクラッド層２２と（Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5 ）0.6 Ｉｎ0.4 Ｐからなるガイド層２３、歪みが
−１％のＧａ0.46Ｉｎ0.54Ｐの井戸層２４１と歪みが
０．５％の（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.66Ｉｎ0.34Ｐの障壁
層２４２からなる量子井戸構造の活性層２４、さらに、
（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.6 Ｉｎ0.4 Ｐからなるガイド層
２５と（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.6 Ｉｎ0.4Ｐからなるク
ラッド層２６を用い順次積層している。
【００３５】本実施形態では基板２１上に形成したＧａ
Ａｓ1-X Ｐx 混晶の緩衝層２１１の格子定数を基板側か
ら最上部に向かうにしたがって変化させている。緩衝層
２１１の格子定数は基板２１側をＧａＰとして緩衝層２
１１の最上部のＧａＡｓ1-XＰX 混晶の格子定数が０．
５６５ｎｍと０．５６ｎｍの間になるように選択する。
第２の実施形態では基板上の緩衝層２１１の最上部のＧ
ａＡｓ1-X ＰX の格子定数を０．５６２ｎｍとなるよう
に基板側から変化させた。第２の実施形態の例では第１
の実施形態のように特定の格子定数の基板を用いなくと
も電子の閉じ込めの良好な歪み量子井戸を構造を実現
し、低しきい値電流の赤色光半導体レーザを提供できる
半導体レーザが得られる。
Ａｓ1-X Ｐx 混晶の緩衝層２１１の格子定数を基板側か
ら最上部に向かうにしたがって変化させている。緩衝層
２１１の格子定数は基板２１側をＧａＰとして緩衝層２
１１の最上部のＧａＡｓ1-XＰX 混晶の格子定数が０．
５６５ｎｍと０．５６ｎｍの間になるように選択する。
第２の実施形態では基板上の緩衝層２１１の最上部のＧ
ａＡｓ1-X ＰX の格子定数を０．５６２ｎｍとなるよう
に基板側から変化させた。第２の実施形態の例では第１
の実施形態のように特定の格子定数の基板を用いなくと
も電子の閉じ込めの良好な歪み量子井戸を構造を実現
し、低しきい値電流の赤色光半導体レーザを提供できる
半導体レーザが得られる。
【００３６】また本実施形態では基板にＳｉを用いたが
これに限定されるものではなく他の基板を用いてもよ
い。
これに限定されるものではなく他の基板を用いてもよ
い。
【００３７】図３（ａ）にこのとき伝導帯のバンドダイ
アグラムを示す。第１の実施形態のものと同様になり、
良好な電子の閉じ込めが得られる。本実施形態では基板
にＳｉを用いているため安価で良質な基板を得ることが
できる。
アグラムを示す。第１の実施形態のものと同様になり、
良好な電子の閉じ込めが得られる。本実施形態では基板
にＳｉを用いているため安価で良質な基板を得ることが
できる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明では電子の閉
じ込めの良好な歪み量子井戸を構造を実現し、低しきい
値電流の赤色光半導体レーザを提供できることである。
じ込めの良好な歪み量子井戸を構造を実現し、低しきい
値電流の赤色光半導体レーザを提供できることである。
【図１】本発明の第１の実施形態の層構造と伝導帯のバ
ンド構造を示す図である。
ンド構造を示す図である。
【図２】図１の実施形態における井戸層のΓ点から見た
ＡｌＧａＩｎＰのΓ点及びＸ点のエネルギーとＡｌ組成
との関係を示した図である。
ＡｌＧａＩｎＰのΓ点及びＸ点のエネルギーとＡｌ組成
との関係を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の層構造と伝導帯のバ
ンド構造を示す図である。
ンド構造を示す図である。
【図４】従来用いられている歪補償型引っ張り歪量子井
戸レーザの層構造（ａ）と伝導帯のバンド構造（ｂ）を
示す図。
戸レーザの層構造（ａ）と伝導帯のバンド構造（ｂ）を
示す図。
１１ 基板 １２ クラッド層 １３ ガイド層 １４ 活性層 １５ ガイド層 １６ クラッド層 １４１ 井戸層 １４２ 障壁層 ２１ 基板 ２１１ 緩衝層 ２２ クラッド層 ２３ ガイド層 ２４ 活性層 ２５ ガイド層 ２６ クラッド層 ２４１ 井戸層 ２４２ 障壁層 ４１ 基板 ４２ クラッド層 ４３ ガイド層 ４４ 活性層 ４５ ガイド層 ４６ クラッド層 ４４１ 井戸層 ４４２ 障壁層
Claims (2)
- 【請求項１】 格子定数が０．５６５ｎｍと０．５６ｎ
ｍの間にある基板を用い、基板の格子定数よりも大きな
格子定数をもつＧａＩｎＰ混晶を井戸層とし、基板の格
子定数よりも小さな格子定数をもつＡ１ＧａＩｎＰ混晶
を障壁層とした量子井戸構造を活性層とする半導体レー
ザ。 - 【請求項２】 基板上に層の最上部の格子定数が０．５
６５ｎｍと０．５６ｎｍの間にある緩衝層を積層し、緩
衝層の最上部の格子定数よりも大きな格子定数をもつＧ
ａＩｎＰ混晶を井戸層とし、緩衝層の最上部の格子定数
よりも小さな格子定数をもつＡ１ＧａＩｎＰ混晶を障壁
層とした量子井戸構造を活性層とする半導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8064162A JPH09260769A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 半導体レーザ |
| US08/823,040 US5859865A (en) | 1996-03-21 | 1997-03-21 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8064162A JPH09260769A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260769A true JPH09260769A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13250106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8064162A Pending JPH09260769A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5859865A (ja) |
| JP (1) | JPH09260769A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7038913B1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6560494B1 (en) | 2000-06-02 | 2003-05-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Electronics for a shock hardened data recorder |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5745517A (en) * | 1995-12-29 | 1998-04-28 | Xerox Corporation | Alternative doping for AlGaInP laser diodes fabricated by impurity-induced layer disordering (IILD) |
| JPH1075012A (ja) * | 1996-06-27 | 1998-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置，及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-03-21 JP JP8064162A patent/JPH09260769A/ja active Pending
-
1997
- 1997-03-21 US US08/823,040 patent/US5859865A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7038913B1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5859865A (en) | 1999-01-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980811 |